Signetics NE555 en paquete DIP de 8 pines | |
Escribe | Activa , el circuito integrado |
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Inventado | Hans Camenzind (1971) |
Primera producción | 1972 |
Símbolo electrónico | |
![]() Diagrama de bloques interno [1] |
El IC del temporizador 555 es un circuito integrado (chip) que se utiliza en una variedad de aplicaciones de temporizador , retardo, generación de pulsos y oscilador . Los derivados proporcionan dos ( 556 ) o cuatro ( 558 ) circuitos de temporización en un paquete. [2] Fue comercializado en 1972 por Signetics . [3] [4] Numerosas empresas han fabricado los temporizadores bipolares originales y también temporizadores CMOS de baja potencia similares . En 2017, se dijo que más de mil millones de 555 temporizadores se producen anualmente según algunas estimaciones, y "probablemente el circuito integrado más popular jamás creado". [5]
El temporizador IC fue diseñado en 1971 por Hans Camenzind bajo contrato con Signetics . [3] En 1968, Signetics lo contrató para desarrollar un circuito integrado de circuito cerrado de fase (PLL). Diseñó un oscilador para PLL de modo que la frecuencia no dependiera del voltaje o la temperatura de la fuente de alimentación. Posteriormente, Signetics despidió a la mitad de sus empleados debido a la recesión de 1970 , por lo que se congeló el desarrollo del PLL. [6] Camenzind propuso el desarrollo de un circuito universal basado en el oscilador para PLL y le pidió que lo desarrollara solo, tomando prestados equipos de Signetics en lugar de que le redujeran el salario a la mitad. La idea de Camenzind fue rechazada originalmente, ya que otros ingenieros argumentaron que el producto podría construirse a partir de piezas existentes vendidas por la empresa; sin embargo, el director de marketing aprobó la idea. [7]
El primer diseño para el 555 se revisó en el verano de 1971. Se evaluó que no tenía errores y se procedió al diseño de la distribución. Unos días después, Camenzind tuvo la idea de usar una resistencia directa en lugar de una fuente de corriente constante y luego descubrió que funcionaba. El cambio redujo los 9 pines requeridos a 8 para que el IC pudiera encajar en un paquete de 8 pines en lugar de un paquete de 14 pines. Este diseño revisado pasó una segunda revisión de diseño con los prototipos completados en octubre de 1971 como NE555V (plástico DIP ) y SE555T (metal TO-5 ). [8] La copia de 9 pines ya había sido lanzada por otra empresa fundada por un ingeniero que asistió a la primera revisión y se retiró de Signetics; esa firma retiró su versión poco después del lanzamiento del 555. El temporizador 555 fue fabricado por 12 empresas en 1972 y se convirtió en un producto de mayor venta. [6]
Varios libros informan que el nombre 555 proviene de las tres resistencias de 5 kiloohmios dentro del chip. [9] [10] [11] Sin embargo, en una entrevista grabada con un curador de un museo de transistores en línea, [12] Hans Camenzind dijo: "Fue elegido arbitrariamente. Fue Art Fury [Gerente de marketing] quien pensó que el circuito se iba a vender big que eligió el nombre '555' ". [13]
Dependiendo del fabricante, el paquete estándar 555 incluye 25 transistores , 2 diodos y 15 resistencias en un chip de silicio instalado en un paquete en línea dual de 8 pines (DIP-8). [14] Las variantes disponibles incluyen el 556 (un DIP-14 que combina dos 555 completos en un chip), [15] y el 558/559 (ambos un DIP-16 que combinan cuatro temporizadores de funcionalidad reducida en un chip). [2]
Las partes de NE555 tenían un rango de temperatura comercial, 0 ° C a +70 ° C, y el número de parte SE555 designaba el rango de temperatura militar, -55 ° C a +125 ° C. Estos estaban disponibles tanto en latas de metal de alta confiabilidad (paquete T) como en paquetes económicos de plástico epoxi (paquete V). Por lo tanto, los números de pieza completos fueron NE555V, NE555T, SE555V y SE555T.
Las versiones CMOS de bajo consumo del 555 también están disponibles, como el Intersil ICM7555 y Texas Instruments LMC555, TLC555, TLC551. [16] [17] [18] [19] Los temporizadores CMOS utilizan significativamente menos energía que los temporizadores bipolares; Los temporizadores CMOS también causan menos ruido de suministro que la versión bipolar cuando la salida cambia de estado. [ cita requerida ]
El diagrama de bloques interno y el esquema del temporizador 555 están resaltados con el mismo color en los tres dibujos para aclarar cómo se implementa el chip: [2]
555 diagrama de bloques internos [1]
555 esquema interno de la versión bipolar
555 esquema interno de la versión CMOS
La distribución de pines del temporizador 555 de 8 pines [1] y el temporizador doble 556 de 14 pines [20] se muestran en la siguiente tabla. Dado que el 556 es conceptualmente dos temporizadores 555 que comparten pines de alimentación, los números de pines para cada mitad se dividen en dos columnas. [2]
En la siguiente tabla, se utilizan nombres de pines más largos, porque los fabricantes nunca estandarizaron los nombres abreviados de pines en todas las hojas de datos.
555 pin # | 556: 1er pin # | 556: 2do pin # | Nombre del pin | Dirección del pin | Descripción de PIN [1] [20] [2] |
---|---|---|---|---|---|
1 | 7 | 7 | GND | Poder | Suministro de tierra: este pin es el voltaje de referencia de tierra (cero voltios). [21] |
2 | 6 | 8 | DESENCADENAR | Aporte | Disparador: cuando el voltaje en este pin cae por debajo de 1 ⁄ 2 del voltaje de CONTROL ( 1 ⁄ 3 V CC , excepto cuando el CONTROL es impulsado por una señal externa), la SALIDA pasa al estado alto y comienza un intervalo de tiempo. [21] Mientras este pin se mantenga a un voltaje bajo, la SALIDA permanecerá en el estado alto. |
3 | 5 | 9 | PRODUCCIÓN | Producción | Salida: este pin es una salida push-pull (PP) que se conduce a un estado bajo (GND) o un estado alto (para temporizadores bipolares, V CC menos aproximadamente 1,7 voltios) (para temporizadores CMOS, V CC ). Para los temporizadores bipolares, este pin puede conducir hasta 200 mA, pero los temporizadores CMOS pueden conducir menos (varía según el chip). Para los temporizadores bipolares, si este pin activa una entrada sensible a los bordes de un chip lógico digital, es posible que sea necesario agregar un condensador de desacoplamiento de 100 a 1000 pF (entre este pin y GND) para evitar un disparo doble. [2] |
4 | 4 | 10 | REINICIAR | Aporte | Restablecer: se puede restablecer un intervalo de tiempo al colocar este pin en GND, pero el tiempo no comienza de nuevo hasta que este pin se eleva por encima de aproximadamente 0,7 voltios. Este pin anula TRIGGER , que a su vez anula THRESHOLD. Si no se utiliza este pin, debe conectarse a V CC para evitar que el ruido eléctrico provoque un reinicio accidentalmente. [22] [21] |
5 | 3 | 11 | CONTROL | Aporte | Control: este pin proporciona acceso al divisor de voltaje interno ( 2 ⁄ 3 V CC por defecto). Al aplicar un voltaje a este pin, se pueden cambiar las características de sincronización. En modo astable, este pin se puede utilizar para modular en frecuencia el estado de SALIDA. Si no se utiliza este pin, debe conectarse a un condensador de desacoplamiento de 10 nF (entre este pin y GND) para garantizar que el ruido eléctrico no afecte al divisor de voltaje interno. [2] [22] [21] |
6 | 2 | 12 | UMBRAL | Aporte | Umbral: cuando el voltaje en este pin es mayor que el voltaje en CONTROL ( 2 ⁄ 3 V CC excepto cuando el CONTROL es impulsado por una señal externa), entonces el intervalo de tiempo de estado alto de SALIDA finaliza, haciendo que la SALIDA vaya al estado bajo. . [21] |
7 | 1 | 13 | DESCARGA | Producción | Descarga: para temporizadores bipolares, este pin es una salida de colector abierto (OC), los temporizadores CMOS son de drenaje abierto (OD). Este pin puede usarse para descargar un capacitor entre intervalos, en fase con la SALIDA. En el modo biestable y el modo de disparo schmitt, este pin no se utiliza, lo que permite utilizarlo como una salida alternativa. [21] |
8 | 14 | 14 | V CC | Poder | Suministro positivo: para los temporizadores bipolares, el rango de voltaje es típicamente de 4.5 a 16 voltios, algunos están especificados para hasta 18 voltios, aunque la mayoría funcionará a tan solo 3 voltios. Para los temporizadores CMOS, el rango de voltaje es típicamente de 2 a 15 voltios, algunos están especificados para hasta 18 voltios y algunos están especificados para tan solo 1 voltio. Consulte las columnas de suministro mínimo y máximo en la tabla de derivados de este artículo. Los condensadores de desacoplamiento se aplican generalmente (entre este pin y GND) como una buena práctica. [23] [22] |
Pinout de 555 temporizador único. [1] [2]
Pinout del temporizador dual 556. [20] [2]
El 555 IC tiene los siguientes modos de funcionamiento:
Frecuencia | C | R 1 | R 2 | Ciclo de trabajo |
---|---|---|---|---|
0,1 Hz (+ 0,048%) | 100 µF | 8,2 kΩ | 68 kΩ | 52,8% |
1 Hz (+ 0,048%) | 10 µF | 8,2 kΩ | 68 kΩ | 52,8% |
10 Hz (+ 0,048%) | 1 µF | 8,2 kΩ | 68 kΩ | 52,8% |
100 Hz (+ 0,048%) | 100 nF | 8,2 kΩ | 68 kΩ | 52,8% |
1 kHz (+ 0,048%) | 10 nF | 8,2 kΩ | 68 kΩ | 52,8% |
10 kHz (+ 0,048%) | 1 nF | 8,2 kΩ | 68 kΩ | 52,8% |
100 kHz (+ 0,048%) | 100 pF | 8,2 kΩ | 68 kΩ | 52,8% |
En la configuración astable, el temporizador 555 emite un flujo continuo de pulsos rectangulares que tienen una frecuencia específica. La configuración astable se implementa mediante dos resistencias, y , y un condensador . En esta configuración, el pin de control no se usa, por lo que está conectado a tierra a través de un condensador de desacoplamiento de 10 nF para derivar el ruido eléctrico. Los pines de umbral y disparo están conectados al condensador , por lo que tienen el mismo voltaje. Inicialmente, el condensador no está cargado, por lo que el pin de disparo recibe voltaje cero, que es menos de un tercio del voltaje de suministro. En consecuencia, el pin de disparo hace que la salida suba y el transistor de descarga interno pase al modo de corte. Dado que la clavija de descarga ya no está en cortocircuito a tierra, la corriente fluye a través de las dos resistencias y hacia el condensador que la carga. El condensador comienza a cargarse hasta que el voltaje se convierte en dos tercios del voltaje de suministro. En este caso, el pin de umbral hace que la salida baje y el transistor de descarga interno entre en modo de saturación. En consecuencia, el condensador comienza a descargarse a través dehasta que llegue a ser menos de un tercio del voltaje de suministro, en cuyo caso, el pin de disparo hace que la salida suba y el transistor de descarga interno vuelva al modo de corte una vez más. Y el ciclo se repite.
En el primer pulso, el capacitor se carga de cero a dos tercios del voltaje de suministro, sin embargo, en pulsos posteriores, solo carga de un tercio a dos tercios del voltaje de suministro. En consecuencia, el primer pulso tiene un intervalo de tiempo alto más largo en comparación con los pulsos posteriores. Además, el condensador se carga a través de ambas resistencias pero solo se descarga , por lo que el intervalo alto es más largo que el intervalo bajo. Esto se muestra en las siguientes ecuaciones.
El intervalo de tiempo alto de cada pulso viene dado por:
El intervalo de tiempo bajo de cada pulso viene dado por:
Por tanto, la frecuencia del pulso viene dada por:
y el ciclo de trabajo (%) viene dado por:
donde está en segundos (tiempo), está en ohmios (resistencia), está en faradios (capacitancia), es el logaritmo natural de 2 constantes, que es 0.693147 (redondeado a 6 dígitos finales), pero comúnmente se redondea a menos dígitos en 555 libros de temporizador y hojas de datos como 0,7 o 0,69 o 0,693.
Requisitos de resistencia :
El primer ciclo tomará considerablemente más tiempo que el tiempo calculado, ya que el capacitor debe cargarse de 0 V a 2 ⁄ 3 de V CC desde el encendido, pero solo de 1 ⁄ 3 de V CC a 2 ⁄ 3 de V CC en los siguientes. ciclos.
Para crear un tiempo de salida de alta corto que el tiempo bajo (es decir, un ciclo de trabajo de menos de 50%) de un diodo rápido (es decir, 1N4148 diodo de señal ) puede ser colocado en paralelo con R 2 , con el cátodo en el lado del condensador. Esto omite R 2 durante la parte alta del ciclo de modo que el intervalo alto depende solo de R 1 y C, con un ajuste basado en la caída de voltaje a través del diodo. La caída de voltaje a través del diodo ralentiza la carga en el capacitor de modo que el tiempo alto sea más largo que el esperado y frecuentemente citado en (2) * R 1 C = 0.693 R 1 C. El tiempo bajo será el mismo que el anterior, 0.693 R 2 C. Con el diodo de derivación, el tiempo alto es
donde V diodo es cuando la corriente de "encendido" del diodo es 1 ⁄ 2 de V cc / R 1 que se puede determinar a partir de su hoja de datos o mediante pruebas. Como ejemplo extremo, cuando V cc = 5 V y V diodo = 0,7 V, tiempo alto = 1,00 R 1 C, que es un 45% más largo que el 0,693 R 1 C "esperado" . En el otro extremo, cuando V cc = 15 Diodo V y V = 0.3 V, el tiempo alto = 0.725 R 1 C que está más cerca del esperado 0.693 R 1 C. La ecuación se reduce al 0.693 R 1 C esperado si V diodo = 0 V.
Tiempo | C | R |
---|---|---|
100 µs (-0,026%) | 1 nF | 91 kΩ |
1 ms (-0,026%) | 10 nF | 91 kΩ |
10 ms (-0,026%) | 100 nF | 91 kΩ |
100 ms (-0,026%) | 1 µF | 91 kΩ |
1 s (-0,026%) | 10 µF | 91 kΩ |
10 s (-0,026%) | 100 µF | 91 kΩ |
En el modo monoestable, el pulso de salida finaliza cuando el voltaje en el capacitor es igual a 2 ⁄ 3 del voltaje de suministro. El ancho del pulso de salida se puede alargar o acortar según la necesidad de la aplicación específica ajustando los valores de R y C. [25]
El pulso de salida es de ancho t , que es el tiempo que se tarda en cargar C a 2 ⁄ 3 de la tensión de alimentación. Es dado por
donde está en segundos (tiempo), está en ohmios (resistencia), está en faradios (capacitancia), es el logaritmo natural de 3 constantes, que es 1.098612 (redondeado a 6 dígitos finales), pero comúnmente se redondea a menos dígitos en 555 libros de temporizador y hojas de datos como 1.1 o 1.099.
Mientras se usa el temporizador IC en modo monoestable, el intervalo de tiempo entre dos pulsos de activación cualesquiera debe ser mayor que la constante de tiempo RC. [26]
En modo biestable, el temporizador 555 actúa como un flip-flop SR. Las entradas de activación y reinicio se mantienen altas a través de resistencias pull-up mientras la entrada de umbral está conectada a tierra. Así configurado, apretar el gatillo momentáneamente a tierra actúa como un 'conjunto' y cambia el pin de salida a V CC (estado alto). Tirar de la entrada de reinicio a tierra actúa como un 'reinicio' y cambia el pin de salida a tierra (estado bajo). No se requieren condensadores de temporización en una configuración biestable. La clavija de descarga se deja desconectada o se puede utilizar como salida de colector abierto . [27]
Se puede usar un temporizador 555 para crear una puerta de inversor de disparo Schmitt que convierte una entrada ruidosa en una salida digital limpia. La señal de entrada debe conectarse a través de un condensador en serie que luego se conecta a los pines de activación y umbral. Un divisor de resistencia , de V CC a GND, está conectado a los pines atados anteriores. El pin de reinicio está vinculado a V CC .
En 1972, Signetics lanzó originalmente el temporizador 555 en paquetes de latas de metal DIP -8 y TO5 -8, y el temporizador 556 se lanzó en paquete DIP-14. [4]
En 2012, el 555 estaba disponible en paquetes de orificios pasantes como DIP-8 (paso de 2,54 mm), [28] y paquetes de montaje en superficie como SO-8 (paso de 1,27 mm), SSOP-8 / TSSOP -8 / VSSOP- 8 (paso de 0,65 mm), BGA (paso de 0,5 mm). [1]
En 2006, el temporizador dual 556 estaba disponible en paquetes de orificios pasantes como DIP-14 (paso de 2,54 mm), [20] y paquetes de montaje en superficie como SO-14 (paso de 1,27 mm) y SSOP-14 (paso de 0,65 mm) .
El MIC1555 es un temporizador CMOS de tipo 555 con tres pines menos disponibles en el paquete de montaje en superficie SOT23-5 (paso de 0,95 mm). [29]
Estas especificaciones se aplican al NE555 bipolar. Otros temporizadores 555 pueden tener diferentes especificaciones según el grado (industrial, militar, médico, etc.).
Número de pieza | NE555 |
Proceso de IC | Bipolar |
Voltaje de suministro ( V CC ) | De 4,5 a 16 V |
Corriente de suministro ( V CC = +5 V) | De 3 a 6 mA |
Corriente de suministro ( V CC = +15 V) | De 10 a 15 mA |
Corriente de salida (máxima) | 200 mA |
Disipación de potencia máxima | 600 mW |
Consumo de energía (funcionamiento mínimo) | 30 mW a 5 V, 225 mW a 15 V |
Temperatura de funcionamiento | 0 hasta 70 ° C |
Numerosas empresas han fabricado una o más variantes de los temporizadores 555, 556, 558 durante las últimas décadas con muchos números de pieza diferentes. La siguiente es una lista parcial:
Fabricante | Número de pieza | Estado de producción | Proceso de IC | Total del temporizador | Suministro mínimo ( voltios ) | Suministro máximo (voltios) | Suministro de 5 V I q ( μA ) | Frecuencia máxima ( MHz ) | Observaciones | Ficha de datos |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Soluciones de silicona personalizadas (CSS) | CSS555 | Activo | CMOS | 1 | 1.2 | 5.5 | 4.3 | 1.0 | EEPROM interna , requiere programador | [30] [31] [32] |
Diodes Inc | ZSCT1555 | Interrumpido | Bipolar | 1 | 0,9 | 6 | 150 | 0,33 | Diseñado por Camenzind | [33] |
Compañía de radio de Japón (JRC) | NJM555 | Interrumpido | Bipolar | 1 | 4.5 | dieciséis | 3000 | 0,1 * | También disponible en SIP -8 | [28] |
Pastilla | MIC1555 | Activo | CMOS | 1 * | 2,7 | 18 | 240 | 5,0 * | Características reducidas, sólo está disponible en SOT23 -5 | [29] |
SOBRE | MC1455 | Activo | Bipolar | 1 | 4.5 | dieciséis | 3000 | 0,1 * | - | [34] |
Renesas | ICM7555 | Activo | CMOS | 1 | 2 | 18 | 40 | 1.0 | [dieciséis] | |
Renesas | ICM7556 | Activo | CMOS | 2 | 2 | 18 | 80 | 1.0 | [dieciséis] | |
Signetics | NE555 | Activo (TI) | Bipolar | 1 | 4.5 | dieciséis | 3000 | 0,1 * | Primer temporizador 555 , DIP -8 o TO5 -8 | [4] [15] [35] [2] |
Signetics | NE556 | Activo (TI) | Bipolar | 2 | 4.5 | dieciséis | 6000 | 0,1 * | Primer temporizador 556 , DIP-14 | [15] [2] |
Signetics | NE558 | Interrumpido | Bipolar | 4 * | 4.5 | dieciséis | 4800 * | 0,1 * | Primer temporizador 558 , DIP-16 | [2] |
STMicroelectronics (ST) | TS555 | Activo | CMOS | 1 | 2 | dieciséis | 110 | 2,7 | - | [36] |
Texas Instruments (TI) | LM555 | Activo | Bipolar | 1 | 4.5 | dieciséis | 3000 | 0,1 | [26] | |
Instrumentos Texas | LM556 | Interrumpido | Bipolar | 2 | 4.5 | dieciséis | 6000 | 0,1 | [37] | |
Instrumentos Texas | LMC555 | Activo | CMOS | 1 | 1,5 | 15 | 100 | 3,0 | También disponible en DSBGA -8 | [17] |
Instrumentos Texas | NE555 | Activo | Bipolar | 1 | 4.5 | dieciséis | 3000 | 0,1 * | - | [1] |
Instrumentos Texas | NE556 | Activo | Bipolar | 2 | 4.5 | dieciséis | 6000 | 0,1 * | - | [20] |
Instrumentos Texas | TLC551 | Activo | CMOS | 1 | 1 | 15 | 170 | 1.8 | [19] | |
Instrumentos Texas | TLC552 | Activo | CMOS | 2 | 1 | 15 | 340 | 1.8 | [38] | |
Instrumentos Texas | TLC555 | Activo | CMOS | 1 | 2 | 15 | 170 | 2.1 | - | [18] |
Instrumentos Texas | TLC556 | Activo | CMOS | 2 | 2 | 15 | 340 | 2.1 | - | [39] |
X-REL | XTR655 | Activo | ASIQUE | 1 | 2.8 | 5.5 | 170 | 4.0 | Extrema (-60 ° C a + 230 ° C), cerámica DIP-8 o troquel desnudo | [40] |
La versión dual se llama 556. Cuenta con dos temporizadores 555 completos en un paquete de 14 pines; solo los dos pines de la fuente de alimentación se comparten entre los dos temporizadores. [20] [15] En 2020, la versión bipolar estaba disponible como NE556, [20] y las versiones CMOS estaban disponibles como Intersil ICM7556 y Texas Instruments TLC556 y TLC552. Consulte la tabla de derivados en este artículo. [16] [39] [38]
La versión cuádruple se llama 558 y tiene cuatro temporizadores de funcionalidad reducida en un paquete de 16 pines diseñado principalmente para aplicaciones de " multivibrador monoestable ". [49] [2] Para 2014, muchas versiones de NE558 de 16 pines se han vuelto obsoletas. [50]
Lista parcial de diferencias entre 558 y 555 chips: [2] [50]
El chip temporizador 555, desarrollado en 1970, es probablemente el circuito integrado más popular jamás fabricado. Según algunas estimaciones, cada año se fabrican más de mil millones de ellos.
El 555 recibe su nombre de las tres resistencias 555 R 2 C 6 de la ruta de descarga de 5 kW + VCC R1 que se muestran en el diagrama de bloques. Estas resistencias actúan como un voltaje de tres pasos.
El 555 obtuvo su nombre de las tres resistencias de 5 kOhm
El voltaje de referencia para los comparadores se establece mediante un divisor de voltaje que consta de tres resistencias de 5 k2, que es de donde se deriva el nombre 555
No todas las funciones se llevan a cabo en los pines del 558. Este chip está diseñado principalmente para aplicaciones multivibrador monoestable
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